摘　要　运用基于运行模式的无功优化调度方法, 建立不同季节、不同负荷水平的运行模式。以目标电压范围为中心，对不同运行模式，规范约束条件及功率因素要求，制订无功电压调度曲线。文中提出的季度运行模式能反映众多运行样本的共性，涵盖它们的特殊性，这是区别于C.S.Chang方法的一个重要特点，不需要采用数据薄盒（data wafer）技术来解决过量存储的问题。
关键词　运行模式　无功电压调度　优化潮流
分类号　TM 73　TM 761

STUDY ON OPTIMAL REACTIVE POWER AND VOLTAGE DISPATCH BASED
ON OPERATING PATTERNS

Wang Yi, Yu Jilai, Wang Yonggang, Liu Zhuo
(Harbin Institute of Technology, 150001, Harbin, China)

Wang Shizhen
(Northeast China Electric Power Administration, 110006, Shenyang, China)

Abstract　In use of optimal reactive power dispatch based on operating patterns, the operating patterns of different seasons and different load levels are set up. Taking the value of target voltage as center, the reactive power and voltage dispatch curves are worked out by giving constraints and power factors for different operating patterns. A few operating patterns by seasons proposed in this paper can reflect the common natures of many more operating samples and cover their specialties. Its an important feature distinguished from what described in C.S.Changs paper, in which the "data wafer technique" is adopted for storage of excessive operating patterns.
Keywords　operating pattern　reactive power and voltage dispatch　power flow optimization

0　引言
　　电力系统的运行带有明显的重现性，在无功电压方面也是如此。例如，东北电网一般在四五月份农灌期间和在汛期水电大发期间，无功电源相对不足，造成系统电压普遍偏低。另外，由于500 kV系统感性无功严重不足，其补偿度仅为0.78，无功大量过剩，造成冬季低谷系统电压普遍偏高。本文结合东北电网实际情况，提出在制订无功电压调度曲线时以运行模式掌握季节运行样本共性，涵盖工作日、节假日以及机组、大部分线路检修等特殊性，为电网调度部门合理制订无功电压调度曲线进行了有益的探索。

1　运行模式的概念及其建立
　　电力系统运行模式［1］定义为：运行电力系统赋有标样特征指标向量的类别型式。展开来解释，运行模式是某一种类型运行样本的典型代表，有该类型标准样本之意，它的各种特征指标，能反映这一类运行样本的共性。
1.1　特征选取
　　运行模式中的特征选取是对电网模式、发电模式和负荷模式几个部分分别进行。
1.2　模式的建立
　　在选取了上述特征后，需要按照年调度周期建立模式。根据调度的要求，年调度周期一般按季度分段。本文是将一年分为4个季度。分段之后，根据历史数据分别为每个季度建立运行模式。季度运行模式相对日运行模式而言，应具有比较粗犷的特色，以便涵盖上述多种特殊性。季度运行模式按负荷水平划分为轻荷、腰荷、重荷3档。模式应反映：
　　a.系统在这一季度的网架结构典型情况。
　　b.系统在这一季度的发电机典型运行情况，包括各发电机的输出有功功率和无功功率的上下限，以及发电机与网架的连接情况等。
　　c.系统在这一季度的无功补偿设备可能运行情况，包括各无功补偿设备的最大输出功率以及与网架的连接情况等。
　　d.系统在这一季度可能出现的负荷情况，包括各节点的有功负荷占总有功负荷的比值，各节点无功负荷与有功负荷的比值(已将低压电容器纳入节点的无功中，该比值随着每天电容器的投切及负荷变化情况而变化)，以及各节点的电压上下限。
　　为数很少的季节模式能反映大量运行样本的共性，涵盖它们的特殊性。在模式分析与识别技术的应用方面，本文与Chang的方法［2］明显不同，文献［2］将主要精力集中于采用数据薄盒(data wafer)技术存储大量的样本上，对于如何从众多样本中提取共性特征重视不够。

2　优化模型
　　在对季度运行模式寻优时采用如下优化模型。
　　a.目标函数：
　　　　　　　　　　　　　　　　min P_l　　(1)
其中　Pl为系统网损。
　　b.约束条件：
　　等式约束为潮流方程，即：
　　　　　　　　　　　　　　　F(X,V)=0　　(2)
其中　X，V为状态变量向量和控制变量向量；0为由0组成的向量。
　　不等式约束条件包括发电机(含无功设备)的功率约束、节点的电压约束、变压器的变比约束、联络线的过载约束等，它们分别为：
　　　　　　　　　　　　　P_gimin≤P_gi≤P_gimax　　i=1,2,…,m　　(3)
　　　　　　　　　　　　　Q_gimin≤Q_gi≤Q_gimax　　i=1,2,…,m　　(4)
　　　　　　　　　　　　　　V_imin≤V_i≤V_imax　　i=1,2,…,n　　(5)
　　　　　　　　　　　　t_ijmin≤t_ij≤t_ijmax　　i=1,2,…,N_T　　(6)
　　　　　　　　　　　　　(7)

其中　m,n分别为系统的发电机组数(包括无功设备)和节点数；NL，NT分别表示联络线数、有载调压变压器数；为连接节点i，j的联络线的最大传输功率。
　　值得注意的是，Qgi的上、下限随着不同情况而规范为不同的数值。

3　实例计算与分析
　　系统接线如图1所示。
 

图1　东北电力系统简图
Fig.1　The simplified diagram of Northeast Power System

　　本文针对3种不同运行模式进行计算分析，所采用的数据为东北系统全网数据。整个系统共有发电机76台，负荷节点137个，线路449条，其中有15条500 kV输电线路，434条220 kV输电线路。部分电厂的无功电压计算结果如表1所示。

表1　不同运行模式下的发电厂无功电压计算结果
Table 1　The calculation results of reactive and voltage under 3 different operation models